蛋白质组学的应用及发展趋势

1、蛋白质组学应用与发展趋势 小组组员：张维旭 马国军 杨亿 主讲人 ： 马国军第1页 （一）、蛋白质组学应用 1 在临床疾病中应用 2 在微生物蛋白质组学中应用 3 在植物研究中应用 4 在肾脏病学领域应用（二） 蛋白质组学发展趋势 1 在基础研究方面 2 在应用研究方面 3 在技术发展方面第2页 （一）、蛋白质组学应用 第3页 1、在临床疾病中应用第4页1.诊疗：如疾病筛查、疾病分期分型等。因为不一样病理过程中蛋白质种类和数量会有不一样改变，有蛋白质展现显著上调，有则较正常生理过程出现缺失或显著下调，把这些疾病特异和疾病相关蛋白质作为生物标志物(biomarker)。对于特定蛋白质在特定疾病中

2、作用深入研究，为最终找到疾病病因、发病机制提供了客观依据，也是疾病临床分期分型分子基础。 2.指导治疗：如病程分析、用药、手术时机选择等。 3.提供药品开发临床依据：如确定药品靶点、新药开发(一些药品本身就是蛋白质)等。 4.预后判断：如依据生物标志物在不一样疾病中改变，从而判断疾病性质和严重程度等第5页1.1 在肿瘤方面应用恶性肿瘤发生主要是因为相关基因发生突变，造成蛋白质空间组成翻译后被修饰发生改变，造成细胞周期失控，细胞凋亡机制紊乱，细胞转移能力提升等方面异常。蛋白质组学能够分析、判定细胞同肿瘤细胞蛋白差异，对疾病诊疗、治疗、预后评定提供有用信息。第6页1.2 在胰腺癌上应用 胰腺癌是外

3、科治疗效果最差肿瘤之一，其年生存率不到5，这与缺乏早期诊疗可靠方法相关。糖链抗原19-9（CA19-9）作为胰腺癌组织分泌黏蛋白抗原，敏感性较高，但特异性不高，在胰腺癌早期诊疗筛查中应用受到了限制。第7页1.2 在胰腺癌上应用 现在可利用SELDI技术分析胰腺癌病人同正常人血清并判定出两个最含有识别能力蛋白质峰，诊疗敏感度为78，特异性为97，高于现有血清标准标识物CA19-9。而且二者联用诊疗准确率更高。第8页1.3 在神经系统疾病方面应用 伴随我国人口老龄化到来，老年病尤其是老年性神经系统疾病发病率日趋升高，临床上主要有阿尔茨海默症（AD）帕金森症等，临床上还未找到特效治疗方法也极难抓住良

4、好治疗时机。第9页1.3 在神经系统疾病方面应用 应用蛋白质组学技术发觉AD脑脊液和/或血浆蛋白特异性改变，可为AD诊疗、治疗药品设计和筛选奠定基础。经过分析AD病人血浆蛋白后发觉，AD相关蛋白载脂蛋白E、tau-1和早老蛋白均可在病人血浆中检测到，提醒位于细胞器tau-1和早老蛋白外流到血浆中，而且到达可检测水平，对这些蛋白在血浆中异构体分析将有利于脑部疾病诊疗，而不需要损伤脑组织。第10页 2 在微生物蛋白质组学中应用第11页2.1 病毒微生物蛋白质组学因为病毒微生物与感染性疾病亲密相关，研究这些致病微生物蛋白质组学对于了解其毒性因子、抗原以及疫苗制备非常主要。在已完成基因组测序47种致病

5、苏白及其菌株中，有14种已进行过蛋白质组研究，其中对大肠埃希菌、流感嗜血杆菌、结合分支杆菌等三种菌还进行过模式菌和临床病菌差异蛋白质组比较研究第12页2.1.1 遗传与变异方面研究 遗传与变异方面研究主要是通蛋白质研究结果与基因组预测（开放阅读框）ORF相比较来校正基因组研究结果。蛋白质组研究结果能够对基因组研究结果起到补充和修正作用，而且经过同一致病菌不一样菌株蛋白质研究，能够对病株进行分类。第13页2.1.2 病原菌致病机理及毒力因子研究 经过在整体水平上比较病原菌和非致病菌蛋白质谱，以及在各种环境下致病菌毒力和蛋白质谱改变，能够发觉致病株毒力调控机制和毒力因子。第14页2.1.3 研究宿

6、主和微生物相互关系，寻找免疫靶点，开发新型疫苗 蛋白质组研究方法与免疫杂交方法相结合研究已广泛应用于宿主对病原菌体液和细胞免疫应答研究中，并形成了蛋白质一个新分支免疫蛋白质组。经过细菌蛋白质组与宿主多克隆血清杂交反应，能够发觉新抗原决定因子群，以用于疫苗开发和诊疗分析。第15页2.1.4 药品抗性研究 经过抗性菌株与敏感菌株差异蛋白质组研究，能够对细菌耐药机制进行研究，发觉抗药性相关因子，为新药研究提供线索。第16页2.1.5 抗菌药品开发 首先是经过分析细菌反抗菌药品有不一样反应菌株蛋白质组能够寻找新抗菌药品，筛选靶点和模式。而利用一组作用位点类似抗菌药品能够筛选出与该类药品对应标志物和作用

7、模式，确定标志物和作用模式又可用于筛选新候选药品或用于确证一些新化合物真实作用机制和位点。第17页2.2 模式微生物蛋白质组学后基因组时代经典模式生物含有适合用于各种遗传学研究方法、传代时间短、有雄厚研究基础特点，能够实现对于生物学问题简单化研究，因而模式微生物蛋白质组研究也是微生物蛋白质组研究一个主要方面。工作重点在于建立基础数据库、结构蛋白质组学、蛋白质表示与调控、蛋白质复合物和蛋白质相互作用研究等方面。研究最广泛模式微生物是原核大肠杆菌和真核酵母菌（包含酿酒酵母和裂殖酵母).第18页 3 在植物研究中应用第19页3.1 植物生理蛋白质组学植物生理蛋白质组学对于更加好地了解非生物胁迫伤害机

8、制、植物对非生物环境适应机制、生物之间相互作用机制、植物激素调整作用等有主要意义。Renaut 等于 年对欧洲山杨低温下适应反应蛋白质研究表明, 低温诱导一系列伴侣蛋白、应激蛋白、解毒酶和信号传导相关蛋白质含量增加或重新合成,而细胞壁和功效相关蛋白质降低。第20页3.1 植物生理蛋白质组学 Christian L 等于 年为了研究NO 信号分子在植物中调整作用, 采取蛋白质组学研究方法对由NO 处理后拟南芥【Arabidopsisthaliana (Linn.) Heynh】中发生硫基亚硝化蛋白质进行研究发觉, NO 可能是经过蛋白质硫基亚硝化作用来调整细胞中应激反应、氧化还原反应、信号调整、

9、细胞骨架、代谢作用等相关信号路径。第21页3.2 植物遗传多样性蛋白质组学植物遗传多样性蛋白质组学主要以蛋白质组学标识为纽带联络基因多样性和表型多样性, 有利于了解植物种内和种间进化趋势。David 等及Picard等于1997 年分别利用D分析了亲缘关系很近硬粒小麦(Triticum aestivum Linn.)不一样株系遗传多样性, 发觉品系间多态性很低, 而且7 个蛋白能够用于基因型判定。第22页3.2 植物遗传多样性蛋白质组学 Barreneche 等比较了6个欧洲国家23 种栎属(Quercus Linnaeus)植物,分析了幼苗总蛋白质, 共得到530 种蛋白质, 其中101 个

10、含有多态性。 试验结果显示, 种内和种间距离非常靠近, 而且证实无梗花栎Q. petraea(Mattuschka) Lieblein和夏栎(Q. robur Linn.) 2 个种遗传分化水平很低。第23页3.3 植物组织器官蛋白质组学 主要研究植物根、茎、叶、种子、芽、种皮、愈伤组织等蛋白质组, 有利于我们了解特定组织器官、主要生理过程相关蛋白质功效和了解植物发育过程机制。Komat等以双向凝胶电泳分离水稻绿叶和枯叶中蛋白质组后, 从中筛选出85 种蛋白质进行N 端Edman降解测序。对其中21 种蛋白质N 端序列作了判定, 结果显示绿色叶子中有促进光合作用蛋白质。另外, 枯黄叶子中只发觉

11、了L-抗坏血酸盐过氧化物酶, 显示枯黄叶子中含油气保护作用过氧化物酶。第24页3.3 植物组织器官蛋白质组学 Ricardo 等于 年对大麻(Cannabissativa Linnaeus)叶、花、槲果组织特异性蛋白研究表明, 大麻醇在这些组织中表示显著不一样, 主要在槲果中分布。Hajduch 等于 年对大豆(Glycine max Linn.) 种子饱满期数百种蛋白质进行了判定, 其中还有许多与种子饱满相关裂解酶、半胱氨酸和蛋氨酸生物合成酶、脂肪氧化酶及未知蛋白质积累等还在继续研究中。第25页3.4 植物亚细胞蛋白组学研究一个细胞器内表示蛋白质组。当前研究较多是叶绿体, 对线粒体和其它细胞

12、器蛋白质组学研究也有报道。分析烟草、拟南芥、水稻亚细胞结构质膜、线粒体膜、高尔基体膜、液泡膜等蛋白质组, 为在基因水平上研究植物功效提供了有利线索。许多参加光合作用基因也已经用蛋白质组学技术作了判定, 如Lieselbach 等于 年分析拟南芥叶绿体类囊体腔内蛋白质组时, 判定到一个新型质体蓝素。另外, 对拟南芥胞质核糖体、植物次生壁生长、花粉授粉种间隔离和线粒体内分子判定研究中, 也开始使用蛋白质组学技术。第26页 4 在肾、脏病研究中应用第27页4 在肾脏病学领域应用疾病蛋白质组学：疾病蛋白质组学研究是利用蛋白质组学技术，经过比较正常和病理状态下细胞或组织中蛋白质在表示数量、表示位置和修饰

13、状态上差异，能够发觉与病理改变相关或疾病特异性蛋白质。这些蛋白质，不但可为探索疾病发病机制提供线索，还可作为疾病诊疗分子标识，以及作为药品开发作用靶点。第28页4 在肾脏病学领域应用4.1 应用于肾脏疾病发病机制研究 蛋白尿发生机制研究 糖尿病肾病病理机制研究 肾毒性损伤机制研究 组成尿毒症毒素蛋白质4.2 应用于肾脏疾病诊疗4.3 应用于肾脏疾病治疗及药理研究第29页 （二） 蛋白质组学发展趋势第30页1 在基础研究方面 近两年来蛋白质组研究技术已被应用到各种生命科学领域，如细胞生物学、神经生物学等。在研究对象上，覆盖了原核微生物、真核微生物、植物和动物等范围，包括到各种主要生物学现象，如信号转导、细胞分化、蛋白质折叠等等。在未来发展中，蛋白质组学研究领域将愈加广泛。第31页2 在应用研究方面 蛋白质组学将成为寻找疾病分子标识和药品靶标最有效方法之一。在对癌症、早老性痴呆等人类重大疾病临床诊疗和治疗方面蛋白质组技术也有十分诱人前景，当前国际上许多大型药品企业正投入大量人力和物力进行蛋白质组学方面应用性研究。第32页3 在技术发展方面 蛋白质组学研究方法将出现各种技术并存，各有优势和局限特点，而难以像基因组研究一样形成比较一致方